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DE AGOSTINI LORENA
IL LEGNO E I MATERIALI DI ORIGINE VEGETALE
1.1. CARATTERISTICHE E PRODOTTI
I fattori che influenzano la qualità̀ e l’aspetto del legno sono molteplici: l'essenza,
il sito e il suo clima e microclima, l’età dell’albero e la posizione dell’elemento
ligneo nell’albero stesso, oltre ad avvenimenti accidentali che possono
determinare la presenza di difetti o una crescita non uniforme.
Per utilizzare correttamente il legno in edilizia bisogna conoscere molto bene le
proprietà della specie legnosa, della zona di accrescimento, della stagionatura
e dell’eventuale presenza di difetti, come per esempio fessurazioni e crescita
non uniforme del fusto, a causa di agenti atmosferici, insetti, funghi o incendi, o
ancora i nodi che si formano in corrispondenza ai rami. Inoltre è anche
necessario conoscerne i limiti, quali le caratteristiche meccaniche anisotrope, le
deformazioni che può̀ subire in corso d'opera, l'infiammabilità̀ e la bassa
resistenza all'attacco biologico in condizioni umide. In molte applicazioni, proprio
per superare alcuni problemi legati all'impiego del legno massiccio, come
l'anisotropia, i limiti dimensionali, l'igroscopicità̀ e la presenza di difetti, vengono
impiegati dei compositi come i compensati, i pannelli a base di fibre lignee o il
legno lamellare e suoi derivati.
La struttura biologica del legno ha come elemento base le cellule, definite
anche come fibre, e prodotte da quella parte del tronco detta "cambio",
responsabile dell'accrescimento dell'albero e che si pone tra la corteccia
esterna e il cosiddetto "legno". Questo ultimo si divide poi in "alburno", la parte
più̀ esterna e giovane, di colore più̀ chiaro, e il "durame", la parte più̀ interna e
scura. Al centro dell'albero, infine, c'è il "midollo", il tessuto tenero attorno al
quale ha luogo la prima crescita della pianta. Il "legno", o meglio l’”alburno" (in
quanto il "durame" si occupa solo della resistenza dell'albero), è costituito da
cellule cave al cui interno scorre la linfa grezza dalle radici alle foglie, essenziale
per la vita dell'albero. Le pareti di tali cellule, disposte longitudinalmente rispetto
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all'albero, sono costituite da microfibrille di cellulosa in una matrice polimerica
costituita da emicellulosa e lignina che contribuisce alla rigidità̀ del materiale. Il
legno di conifere (legno dolce), che è il più̀ antico dal punto di vista storico-
evolutivo ha una struttura cellulare più̀ semplice, costituita da un solo tipo di
cellula, differentemente dal legname delle latifoglie (legno duro) dove si ha una
maggiore specializzazione delle cellule e dei loro compiti.
Una delle caratteristiche peculiari del legno, che ne rappresenta anche un limite
di impiego in edilizia, è la sua anisotropia, cioè il fatto che il materiale abbia
differenti caratteristiche prestazionali a seconda della direzione in cui vengono
misurate, a differenza dell'isotropia dove sono uguali in ogni direzione.
L’anisotropia è legata all’orientamento longitudinale delle fibre del legno
rispetto alla direzione di crescita del tronco e dei rami e ciò̀ influisce, per
esempio, sulla resistenza meccanica del prodotto in legno (un legno di abete
parallelamente alle fibre può̀ assorbire forze di trazione fino a 10 N/mm2, mentre
trasversalmente ad esse solo fino 0,04 N/mm2). Inoltre ogni essenza ha un suo
peso specifico tipico (anche detto densità), dato dal rapporto tra la massa e il
volume comprensivo degli spazi cavi. Dalla densità̀ è possibile dedurre le
proprietà̀ tecnologiche essenziali quali la rigidità̀, la durezza e la bagnabilità̀.
Nelle conifere utilizzate con funzioni portanti la densità̀ media varia tra 450 e
600 kg/m3, mentre nelle latifoglie autoctone è intorno a 700 kg/m3, e in quelle
d'Oltremare può̀ raggiungere anche 1000 kg/m3.
Il legno è igroscopico, cioè assorbe umidità, definita come percentuale in peso
dell'acqua rispetto al legno essiccato. L'albero contiene in sé già̀ un'alta
percentuale di acqua, ma anche una volta tagliato il legno continua a
mantenerne una certa quantità̀ imprigionata nelle cellule in cui scorrevano i
fluidi essenziali per la vita dell'albero.
Il cosiddetto “legno verde”, è quello al momento del taglio, che contiene una
percentuale di umidità tra il 60% e il 200%, in funzione del tipo di legno. Con il
tempo il legno tende a cedere acqua e a raggiungere un certo equilibrio con
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facilmente nella parte più̀ viva del legno e più̀ "nutriente". Inoltre, gli ambienti
umidi aumentano ulteriormente la possibilità̀ di aggressione e il proliferare di
funghi e insetti. Quando si procede al taglio degli alberi si sceglie di preferenza il
periodo, come quello verso l'inverno, in cui l'albero è meno ricco di linfa,
limitando così la disponibilità̀ di nutrimento per i parassiti ed evitando danni al
legno stesso.
In assenza di attacchi biologici, gli agenti atmosferici, quali la radiazione solare,
la pioggia e il vento, agiscono sullo strato superficiale, dove le cellule degradate
tendono a proteggere quelle sottostanti.
Il danno si limita spesso ad una semplice variazione di colore.
Un attacco fisico grave è invece rappresentato dall’incendio, un limite del legno
che vincola anche il suo utilizzo.
Tuttavia è da sottolineare che a differenza di altri materiali strutturali, quali per
esempio l’acciaio che raggiunge temperature elevate nelle parti interne in tempi
brevissimi causando il collasso della struttura, il legno è in grado di conservare
per tempi relativamente lunghi le sue caratteristiche meccaniche.
Man mano che l’incendio brucia il legno, la zona esterna carbonizzata tende a
proteggere gli strati interni e a limitarne l'aumento di temperatura, lasciando gli
strati più̀ interni inalterati mentre la combustione prosegue nella fascia
interposta tra quella più̀ interna e quella carbonizzata. Conoscendo la velocità
di carbonizzazione del legno si possono realizzare strutture in grado di
sopportare le conseguenze dell'incendio per un tempo richiesto (REI 60- 90 -
1 .
Il legno lamellare incollato, impiegato per lo più̀ per travi e componenti di
sistemi strutturali di copertura, benché́ meno economico di quello massiccio,
1 REI: acronimo di Resistenza meccanica, Erme3cità rispe6o a fumi e gas, Isolamento termico
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presenta una minore variabilità̀ dei livelli prestazionali oltre che una maggiore
versatilità̀ a forme e dimensioni diverse (in fatto di lunghezza, curvatura, ecc.).
È formato da più̀ strati di lamelle di spessore compreso tra i 2,5 e i 5 cm, mentre
la larghezza varia tra 8 e 25 cm e la lunghezza tra 1,5 e 5 m. Le lamelle vengono
essenzialmente incollate in modo tale che le fibre risultino parallele rispetto allo
sviluppo in lunghezza della trave. Il legno lamellare può̀ essere poi definito
orizzontale quando il piano delle linee di adesivo è perpendicolare alla
dimensione maggiore della sezione trasversale, o verticale quando tale piano è
parallelo a quello della dimensione maggiore della sezione trasversale. Se è
composto da lamelle aventi tutte la medesima resistenza meccanica si dice
che il legno lamellare è omogeneo, altrimenti combinato. Le dimensioni correnti
degli elementi strutturali impiegati come travi sono in rapporto fra loro: la
lunghezza dipende dall'altezza dell'elemento (15-20 volte l'altezza) e questa
dallo spessore (compreso tra 8 e 25 cm), limitandosi al massimo a otto volte lo
spessore stesso.
Molti sono gli studi orientati alla produzione di travi lamellari altamente
performanti. Per esempio la tecnica denominata "Armalam" permette di
ottenere travi lamellari armate con prestazioni meccaniche che consentono, a
parità̀ di lunghezza della trave e di base della sua sezione trasversale, di
diminuirne l'altezza fino a un 40%.
Sempre rimanendo nell’ambito dei prodotti in legno incollati troviamo i
compensati di tavole che derivano dalla sovrapposizione e dall’incollaggio di
lamelle di spessore di circa 2 cm, derivanti dalla lavorazione del legno
massiccio, a formare pannelli che possono avere impiego strutturale. Gli strati
sono disposti in modo tale che le fibre dell'uno siano sempre orientate
perpendicolarmente rispetto a quelle della lamella adiacente, ovviando così
all'anisotropia della materia prima. Il numero di strati da sovrapporre è
generalmente dispari (minimo 3) in modo tale da costituire una struttura
simmetrica rispetto all'anima del pannello e da avere la fibratura degli strati
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impiego in ambito strutturale è associato a un'ossatura portante in legno come
elemento di irrigidimento del piano verticale.
Esistono, infine, pannelli a base di legno costituiti da elementi legnosi assemblati
tra loro tramite leganti di varia natura.
Le caratteristiche degli elementi legnosi di base identificano tre principali
categorie di prodotti: i pannelli di particelle, che derivano dall'unione di
scaglie, frammenti o trucioli di legno uniti con leganti organici o minerale, o
mediante compressione senza ausilio di leganti; i pannelli di fibre, che
derivano dall'unione di fibre di legno e adesivi sintetici; i pannelli di scaglie
orientate (OSB, oriented strand boards), che derivano dall'unione di scaglie o
strisce corte, intorno ai 75 mm, orientate parallelamente alla superficie del
pannello, con adesivi ad alta resistenza.
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1.2. IL PROCESSO PRODUTTIVO
La materia prima dei processi produttivi dei vari prodotti in legno per l’edilizia è
rappresentata dal legno massiccio, o da scarti di esso.
Il taglio avviene prevalentemente in inverno, per via delle temperature esterne
meno favorevoli al proliferare di parassiti e al minor rischio di danneggiare il
legno a causa della fuoriuscita di linfa, che in questo periodo ha una minore
pressione interna. Questa regola, data la crescente domanda di legname, non
viene più̀ molto seguita.
Il processo produttivo è fondamentalmente lo stesso del passato, fatta
eccezione per l’avvento di macchine più sofisticate. Una volta abbattuto l’albero
viene sramato, scortecciato e trasportato in segheria. Qui subisce un processo
di stagionatura ed essicazione, per far perdere progressivamente il suo
contenuto naturale di acqua. La stagionatura può̀ avvenire naturalmente,
accatastando il legname e proteggendolo dalle intemperie, e questo metodo
viene impiegato soprattutto per il legno tondo e quello segato, o artificialmente,
inserendo il legno in appositi ambienti in cui viene deumidificato mediante
macchine frigorifere, o con circolazione di aria calda, o attraverso depressione.
Il legno tondo da costruzione è caratterizzato dal processo di lavorazione più̀
semplice dal momento che, una volta sramato e scortecciato, è già̀ pressoché́
pronto all'uso. In caso di sezioni importanti vengono realizzate delle scanalature
di scarico con la fresa, in modo tale da ridurre la formazione incontrollata di
fessurazioni.
Il trattamento superficiale può̀ andare dal mantenimento della forma originaria
del tronco, alla uniformazione delle irregolarità, fino alla calibratura secondo un
diametro costante con una superficie liscia.
Dal legno massiccio, perlopiù legno di conifera, tramite opportune lavorazioni 'di
taglio (segagione), si ricavano prodotti segati per la costruzione.
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essere impiegati anche impregnanti idrorepellenti o ritardanti di fiamma in
caso di incendio.
Il legno lamellare si ottiene mediante incollaggio di lamelle, di spessore tra i 2,
e i 5 cm, che provengono dalla segagione di legname massiccio. Una volta
segate ed essiccate, vengono piallate per creare una superficie il più̀ possibile
liscia; successivamente vengono classificate secondo la resistenza, fresate per
formare un giunto a dita e incollate, con le fibre tutte parallele tra loro,
applicando dell'adesivo che può̀ essere una resina fenolica o amminoplastica,
come l'urea formaldeide. Per ottenere i compensati di tavole, XLAM o CLT, le
fibre delle varie lamelle saranno invece disposte perpendicolarmente le lune
alle altre.
Il microlamellare, il "Parallam" e l‘”Intrallam" derivano anche essi
dall'incollaggio di elementi lignei che hanno però spessori e consistenza diverse
rispetto a quello del legno lamellare. Una volta ridotto il tronco in sfogliati o
strisce di sfogliati, questi vengono essiccati e successivamente selezionati e
classificati secondo la resistenza e la densità̀ del legno. Viene poi applicato
l'adesivo e creata la stratificazione; attraverso operazioni di pressatura si
produce il pannello che viene sottoposto a una seconda essiccatura, prima di
essere immesso sul mercato. Come adesivi, il microlamellare e il "Parallam"
utilizzano fenol-formaldeide, mentre I'"Intrallam" una resina poliuretanica
(isocianato).
Tra i materiali ricomposti ci sono poi anche i compensati di piallacci derivanti
anch'essi dalla sovrapposizione e dall'incollaggio di sfogliati in lastre, le cui
dimensioni principali coincidono con quelle del pannello finale, mentre lo
spessore di ogni strato varia da 0,8 a 5 mm. Il suo processo produttivo è
analogo a quello del microlamellare e impiega, come adesivi, quelli
appartenenti alla categoria dei collanti sintetici (es. urea-formaldeide, fenol-
formaldeide, resorcina-formaldeide).
Esistono infine tutta una serie di prodotti a base di legno, pannelli derivanti dal
legno sminuzzato proveniente dagli scarti di lavorazione, escludendo la
corteccia, o da ramaglie. Il legno sminuzzato viene pressato con l'aiuto di
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collanti o leganti minerali. Nel caso di pannelli di particelle o dei panelli OSB,
una volta sminuzzato il legno in piccoli elementi, della dimensione richiesta per
la produzione del pannello, questi ultimi vengono scelti e fatti essiccare. Per i
pannelli che impiegano adesivi sintetici, si applicano questi adesivi agli elementi
lignei, si forma il pannello, si pressa, si essicca e lo si invia ad un periodo di
stagionatura. Per i pannelli che impiegano invece leganti minerali, come il
cemento, una volta scelti gli elementi lignei da utilizzare, questi vengono
miscelati con il cemento e l'acqua, ed eventuali additivi, e poi seguono lo stesso
iter produttivo, cioè̀ formazione del pannello, pressatura, essiccazione e
stagionatura, dei pannelli che impiegano adesivi.
I pannelli di fibre possono essere sottoposti a due distinti processi, quello a
"secco" e quello a "umido".
Nel primo caso i piccoli elementi lignei, ridotti in fibre, vengono miscelati con
adesivi sintetici, eliminati dell'aria contenuta nel composto e inviati alla
formatura del pannello, alla sua pressatura ed essiccazione. Nel secondo caso
gli elementi lignei, sempre ridotti in fibre, vengono miscelati con acqua e
additivi, eliminati dell'acqua contenuta nel composto e inviati alla formatura del
pannello, alla sua pressatura ed essiccazione.
1.3. IL PROFILO AMBIENTALE
Il legno è un materiale naturale, rinnovabile e riciclabile, che consente di
realizzare strutture a secco che permettono lo smontaggio e il riciclaggio dei
componenti a fine vita utile dell’edificio.
L’abbattimento degli alberi non può essere un’attività indiscriminata, ma è
opportuna una silvicoltura pianificata così da sottrarre al bosco una quantità di
legno non superiore alla sua ricrescita.
Inoltre gli alberi assorbono grandi quantità̀ di CO 2
necessaria per effettuare i
processi di fotosintesi. Con la combustione e la degradazione del legno, da
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RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
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